Perché i freni hanno bisogno di un sistema antibloccaggio?

Vi è mai capitato di dover aggirare un ostacolo improvviso e frenare allo stesso tempo? Probabilmente sì. Sembrerebbe che non sia difficile: si frena, si gira il volante e si corregge la traiettoria. Tuttavia, tutto è relativamente semplice fino a un certo punto. Se si preme il pedale del freno più del necessario durante una frenata di emergenza, le ruote possono bloccarsi e…

In questo caso ci sono due possibili scenari. Entrambi sono dovuti alla presenza o meno di un sistema antibloccaggio (ABS). Se un’auto è arcaica e risale alla metà degli anni ’70, non importa quanto forte si giri il volante, il veicolo non cambierà traiettoria. Il fatto è che le ruote bloccate, lo slittamento, privano il conducente della possibilità di manovrare: quando l’auto sbanda, si limita a guidare in linea retta, come se il volante fosse stato tagliato. Solo un guidatore esperto sarà in grado di sbloccare con calma le ruote rilasciando per un attimo il pedale del freno. Quindi, utilizzando la frenata a impulsi, riprenderà il controllo e ridurrà la velocità. La seconda opzione riguarda le auto dotate di ABS. Il conducente deve solo premere più forte il pedale del freno e agire con calma sul volante. Sentite la differenza?

Il bloccaggio è anche pericoloso perché può far sbandare o spostare lateralmente l’auto. Questo può accadere quando sotto le ruote c’è una pavimentazione diversa, il carico sugli assali è stato notevolmente modificato durante la manovra precedente o ci sono pneumatici diversi. Inoltre, quando le ruote sono bloccate, l’auto può cambiare traiettoria sotto l’influenza di qualsiasi forza laterale (inclinazione della strada o urto). In questo caso è quasi impossibile correggere la traiettoria.

Un altro effetto negativo del bloccaggio è l’aumento dello spazio di frenata. In questo caso, il punto è che la forza di attrito statico è solitamente maggiore della forza di attrito radente. Pertanto, per arrestare l’auto il più rapidamente possibile, è necessario generare un valore di pressione nei tubi dei freni tale da far ruotare le ruote sul punto di bloccarsi durante la frenata. Esiste un indicatore importante come lo slittamento relativo. A seconda del grado di frenata della ruota, può variare da zero (la ruota gira senza slittare) al 100% (la ruota è completamente bloccata). È stato stabilito sperimentalmente che la massima efficienza di frenata si ottiene con uno slittamento del 15-20%, cioè quando la velocità di rotazione della ruota frenata è inferiore del 15-20% rispetto alla velocità della ruota libera a velocità costante di un’automobile. In prospettiva, possiamo dire che l’elettronica mantiene questo valore durante la frenata, bloccando e sbloccando periodicamente le ruote.

L’umanità progressista si è finalmente resa conto dell’utilità delle ruote bloccate solo nel 70° del secolo scorso. Il pioniere in questo campo fu Mercedes-Benz, che insieme a Bosch sviluppò un sistema che nel 1979 iniziò ad essere installato sulla Mercedes Classe S. Il principio di base del funzionamento dell’ABS si è formato proprio allora, e poi è stato solo migliorato.

Il compito dell’ABS è quello di regolare la velocità di rotazione delle ruote modificando la pressione nei tubi dell’impianto frenante. Per controllare la velocità di rotazione, è necessario conoscere il suo valore e le sue variazioni nel tempo. Ogni ruota è dotata di un sensore che emette impulsi elettrici con una frequenza proporzionale alla velocità di rotazione della ruota. Queste informazioni vengono inviate alla centralina dell’ABS.

Se la velocità di rotazione della ruota si avvicina a zero durante la frenata, il cervello elettronico decide immediatamente di rilasciare i freni. Un modulatore idraulico, con l’ausilio di una valvola elettrica, provvederà a scaricare la pressione dalla tubazione e a reindirizzare la porzione “extra” di liquido dei freni verso l’accumulatore idraulico. La pressione diminuirà fino a quando la ruota, “afferrando” nuovamente il rivestimento, girerà fino a una certa velocità. Successivamente, l’ABS aumenterà di nuovo bruscamente la pressione nella linea e rallenterà la ruota. Il ciclo continua fino a quando l’auto si ferma o il conducente rilascia la pressione sul pedale in una posizione in cui l’ABS non è necessario.

Molti diranno: “non richiede molta saggezza!”. Anche voi potete frenare a intermittenza. Ed è vero: in molti casi, questo metodo di rallentamento sulle auto non dotate di ABS consente di evitare un ostacolo improvviso durante una frenata di emergenza. Quando le ruote sono bloccate – si frena, non appena vengono rilasciate – si ha la possibilità di correggere la direzione. Naturalmente, in questo scenario, lo spazio di frenata aumenterà notevolmente, ma il conducente sarà in grado di aggirare l’ostacolo e spegnere la sbandata con un’operazione preventiva sul volante.

Purtroppo, però, nessun pilota titolato è in grado di fornire una frenata “di porzione” con la frequenza con cui lo fa l’ABS. Il sistema (a seconda della versione) riesce a bloccare e sbloccare le ruote circa 15 volte in un secondo. Inoltre, il conducente applica contemporaneamente tutti i meccanismi di frenata (così funzionavano i primi sistemi ABS), mentre i moderni sistemi antibloccaggio a 4 canali monitorano la velocità di rotazione e regolano la forza frenante per ogni ruota separatamente.

Nella maggior parte delle auto moderne, l’ABS funziona insieme all’EBD (Electronic Brake Distribution), un sistema di distribuzione della forza frenante che misura l’intensità della frenata per ciascuna ruota. Con l’EBD, è possibile frenare in sicurezza in curva e su un “percorso misto”. L’elettronica capirà dalla differenza di velocità di rotazione che le ruote sono entrate in sezioni con una pavimentazione diversa e ridurrà le forze frenanti sulle ruote che hanno una migliore trazione. Tra l’altro, l’intensità della decelerazione diminuirà e sarà determinata dalla forza di attrito della ruota o delle ruote con la peggiore aderenza alla strada.

Vale la pena di notare che per ottenere la massima efficienza di decelerazione, il pedale del freno delle auto con ABS deve essere premuto con tutta la forza sul pavimento. Tuttavia, quest’ultimo aspetto non è necessario per i conducenti le cui auto sono dotate del sistema di assistenza alla frenata, che di per sé crea una pressione eccessiva nel tubo del freno, “rallentando” al posto di una persona debole o indecisa. Non interferisce con i rallentamenti regolari. Tuttavia, il Brake Assist considera una forte pressione (sbattimento) sul pedale come un segnale di frenata di emergenza ed entra in azione.

Ma non tutto è così fluido. L’ABS, come qualsiasi altro sistema, presenta degli svantaggi. Ad esempio, un semplice ABS può perdere rispetto ai normali freni su neve, ghiaccio e sabbia, annullando i vantaggi dei pneumatici chiodati. Sul ghiaccio, infatti, i chiodi forniscono la massima decelerazione solo al massimo slittamento relativo, quando scavano nel ghiaccio come artigli e lo solcano. Il trucco è che l’ABS, cercando di rompere le ruote, non permette ai chiodi di lavorare e quindi aumenta lo spazio di frenata. La stessa cosa accade su strade sterrate (sabbia, ghiaia, argilla) e su superfici coperte di neve.

Le auto con ABS in questo caso hanno uno spazio di frenata maggiore, perché le ruote che si sbloccano continuamente non creano un “effetto aratro”. Ma è proprio su queste superfici che le ruote bloccate hanno la massima efficienza di frenata, grazie al fatto che rastrellano i “rulli” dal terreno o dalla neve davanti a loro. Ecco perché è necessario ricordare che lo spazio di frenata di un’auto non dotata di ABS può essere inferiore su una superficie ghiacciata, innevata o non asfaltata.

L’ABS può anche fare un po’ di sporco su una strada irregolare. Se una ruota rimane sospesa in aria per un momento durante la frenata e si blocca, l’elettronica ingannata inizierà a salvarvi dallo sbandamento e ridurrà immediatamente la pressione nelle altre linee. In curva, l’auto scodinzolerà sgradevolmente e lo spazio di frenata aumenterà. In linea di principio, nessuno è assicurato contro questo tipo di distacco accidentale, ma dobbiamo ricordare che la chiave per un funzionamento adeguato dell’ABS è una sospensione efficiente.

Il progresso dà vita a sistemi sempre più avanzati. Funzionando con un gran numero di indicazioni, sono in grado di adattarsi al tipo di superficie stradale e di frenare secondo uno degli algoritmi preprogrammati. Naturalmente, l’elettronica non può essere percepita come una panacea, ma la statistica è una cosa ostinata: un ABS correttamente configurato con tutti i sistemi di assistenza per auto su superfici asciutte e bagnate aiuta in media a risparmiare fino al 20% dello spazio di frenata e lascia al conducente la possibilità di manovrare. Inutile dire che la vita e la salute possono dipendere da questi preziosi contatori.

Questa è una traduzione. Potete leggere l’originale qui: https://www.drive.ru/technic/4efb331400f11713001e38cb.html